JP7499797B2 - Route Generation Device - Google Patents
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Description
本発明は、自動運転機能や運転支援機能を有する自車両の目標経路を生成する経路生成装置に関する。 The present invention relates to a route generation device that generates a target route for a vehicle that has an automatic driving function or a driving assistance function.
この種の装置として、従来、認識した白線に基づいて自車両の操舵角を設定するようにした運転支援装置が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1記載の装置では、予め設定された予見時間経過後に自車両が存在すると予測される前方注視点が設定され、自車両の後方の隣車線に追越車両が存在すると、その追越車両から離間する方向に前方注視点がオフセットされる。
A known example of this type of device is a driving assistance device that sets the steering angle of the vehicle based on the recognized white lines (see, for example, Patent Document 1). In the device described in
自動運転機能や運転支援機能を有する車両が普及することで、交通社会全体の安全性や利便性が向上し、持続可能な輸送システムを実現することができる。また、輸送の効率性や円滑性が向上することで、CO2排出量が削減され、環境への負荷を軽減することができる。 The widespread use of vehicles with autonomous driving and driving assistance functions will improve the safety and convenience of the entire transportation society, and realize a sustainable transportation system. In addition, the improved efficiency and smoothness of transportation will reduce CO2 emissions and ease the burden on the environment.
しかしながら、上記特許文献1に記載の装置のように追越車両から離間する方向に目標経路をオフセットする場合、追越車両が認識されるタイミングによっては走行経路が急変し、乗員に違和感を与えるおそれがある。
However, when offsetting the target route in a direction away from the overtaking vehicle as in the device described in
本発明の一態様である経路生成装置は、自車両の前方領域の物体を検出する検出部と、検出部により検出された物体のうち、自車両が走行する走行車線、走行車線に隣接する隣接車線、および隣接車線を走行する他車両を認識する前方認識部と、前方認識部により認識された前記走行車線に基づいて走行車線における自車両の基準経路を生成する基準経路生成部と、前方認識部により認識された他車両の側端部から走行車線に向けて安全領域を設定する安全領域設定部と、基準経路生成部により生成された基準経路に基づいて自車両の目標経路を生成する目標経路生成部と、を備える。目標経路生成部は、自車両からその前方の所定区間内において基準経路を目標経路に設定し、所定区間よりも前方において自車両と前方認識部により認識された他車両との間に安全領域設定部により設定された安全領域を確保するように基準経路を修正して目標経路を生成する。
A path generation device according to one aspect of the present invention includes a detection unit that detects objects in a region ahead of a host vehicle, a forward recognition unit that recognizes, among the objects detected by the detection unit , a driving lane in which the host vehicle is driving, an adjacent lane adjacent to the driving lane , and another vehicle driving in the adjacent lane, a reference path generation unit that generates a reference path for the host vehicle in the driving lane based on the driving lane recognized by the forward recognition unit, a safety area setting unit that sets a safety area from a side end of the other vehicle recognized by the forward recognition unit toward the driving lane, and a target path generation unit that generates a target path for the host vehicle based on the reference path generated by the reference path generation unit. The target path generation unit sets the reference path as a target path within a predetermined section ahead of the host vehicle, and generates the target path by modifying the reference path so as to secure the safety area set by the safety area setting unit between the host vehicle and the other vehicle recognized by the forward recognition unit ahead of the predetermined section.
本発明によれば、目標経路の急変を抑制することができる。 The present invention makes it possible to suppress sudden changes in the target route.
以下、図1~図5を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る経路生成装置は、自車両の運転者に対する運転支援を行うないし自車両を自動運転するように走行用アクチュエータを制御する運転支援機能を有する車両に適用され、自車両の目標経路(目標走行軌道)を生成する。本実施形態における「運転支援」は、運転者の運転操作を支援する運転支援と、運転者の運転操作によらず車両を自動運転する自動運転とを含み、SAEにより定義されるレベル1~レベル4の自動運転に相当し、「自動運転」は、レベル5の自動運転に相当する。
Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 5. A route generation device according to an embodiment of the present invention is applied to a vehicle having a driving assistance function that provides driving assistance to the driver of the vehicle or controls driving actuators to drive the vehicle automatically, and generates a target route (target driving trajectory) for the vehicle. "Driving assistance" in this embodiment includes driving assistance that assists the driver's driving operation and autonomous driving that drives the vehicle automatically without the driver's driving operation, and corresponds to
図1および図2は、目標経路について説明するための図であり、自車両1が走行車線2の中央線2Cに沿って走行する走行シーンの一例を示す。この場合、カメラ等による車両前方の走行車線2の認識結果に基づいて例えば走行車線2の中央線2Cに沿った基準経路3aが生成される。さらに、自車両1が走行する走行車線2に隣接する隣接車線5a,5bを走行する他車両4a,4bの認識結果に基づいて基準経路3aが必要に応じて修正され、最終的な目標経路3bが生成される。より具体的には、自車両1と他車両4a,4bとの間に所定の安全領域6a,6bを確保するように基準経路3aを修正して目標経路3bを生成する。基準経路3aおよび目標経路3bは、最新の認識結果に基づいて単位時間毎に生成され、更新される。
1 and 2 are diagrams for explaining the target route, and show an example of a driving scene in which the
運転支援中ないし自動運転中は、目標経路3bに沿って走行するように自車両1の転舵機構が制御されるほか、他車両4a,4bとの間の距離に応じて車速を調整し、他車両4a,4bとの衝突を回避するように駆動機構や制動機構が制御される。このため、安全領域6a,6bを考慮せずに目標経路3bを生成したとしても安全が確保される。安全領域6a,6bは、自車両1と他車両4a,4bとの距離が近い場合に乗員が感じ得る不安を軽減するために考慮される。
During driving assistance or automatic driving, the steering mechanism of the
しかしながら、図2に例示するように、車幅が大きい大型トラック等、自車両1が走行する走行車線2に寄って走行する他車両4aにより自車両1が追越された場合、追越直後に目標経路3bが急変することがあり、かえって乗員に不安を感じさせるおそれがある。すなわち、追越直後の最新の認識結果に基づいて自車両1と他車両4aとの間に安全領域6aが確保されていないと判定されると、安全領域6aを確保するように基準経路3a(直前の目標経路3b)が修正されることで、目標経路3bが急変する。そこで、本実施形態では、このような目標経路3bの急変を抑制することができるよう、以下のように経路生成装置を構成する。
However, as illustrated in FIG. 2, when the
図3は、本発明の実施形態に係る経路生成装置(以下、装置)100の要部構成および処理の流れの一例を概略的に示すブロック図である。図3に示すように、装置100は、主に電子制御ユニット(ECU)10により構成される。ECU10は、CPU等の演算部、RAM,ROM等の記憶部、I/Oインタフェース、その他の周辺回路を有するコンピュータを含んで構成される。ECU10は、例えば自車両1に搭載されて自車両1の動作を制御する複数のECU群の一部として構成される。図3の処理は、例えば自車両1が始動してECU10が起動されると開始され、所定周期で繰り返される。
Figure 3 is a block diagram showing an example of the main configuration and processing flow of a route generation device (hereinafter, device) 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 3, the
ECU10には、自車両1に搭載された走行用アクチュエータ7と、車速センサ8と、外部センサ9とが接続される。走行用アクチュエータ7には、自車両1を駆動するエンジンやモータなどの駆動機構、自車両1を制動するブレーキなどの制動機構、自車両1を転舵させるステアリングギアなどの転舵機構が含まれる。車速センサ8は、例えば車輪の回転速度を検出する車輪速センサにより構成され、車速Vを検出する。
The ECU 10 is connected to a driving actuator 7 mounted on the
外部センサ9は、自車両1の前方領域の物体の位置を含む外部状況を検出する。外部センサ9は、CCDやCMOS等の撮像素子を有し、自車両1の前方を撮像するカメラ9aと、自車両1から前方領域の物体までの距離を検出する距離検出部9bとを含む。距離検出部9bは、例えば、ミリ波(電波)を照射し、照射波が物体に当たって戻ってくるまでの時間から、その物体までの距離や方向を測定するミリ波レーダにより構成される。距離検出部9bは、レーザ光を照射し、照射光が物体に当たって戻ってくるまでの時間から、その物体までの距離や方向を測定するライダ(LiDAR)により構成されてもよい。
The external sensor 9 detects the external situation including the position of objects in the area ahead of the
ECU10は、演算部の機能的構成として、前方認識部11と、基準経路生成部12と、安全領域設定部13と、目標経路生成部14と、走行制御部15とを有する。すなわち、ECU10の演算部は、前方認識部11と、基準経路生成部12と、安全領域設定部13と、目標経路生成部14と、走行制御部15として機能する。
The
前方認識部11は、外部センサ9からの信号に基づいて、自車両1の進行方向を中心とする車両前方の道路上の区画線、縁石、ガードレール等の位置を認識することで、自車両1が走行する走行車線2および走行車線2に隣接する隣接車線5a,5bを認識する。また、隣接車線5a,5bを走行する他車両4a,4bの輪郭の位置を認識することで、他車両4a,4bを認識する。
The
図4Aは、基準経路生成部12および目標経路生成部14による基準経路3aおよび目標経路3bの生成について説明するための図である。基準経路生成部12は、前方認識部11による走行車線2の認識結果に基づいて、走行車線2における自車両1の基準経路3aを生成する。一般的な道路形状は、曲率が一定の割合で変化するクロソイド曲線を用いて設計されており、道路形状に対応するクロソイド曲線の一部の区間は、3次関数等の高次関数を用いて近似することができる。
Figure 4A is a diagram for explaining the generation of the
基準経路生成部12は、前方認識部11による認識結果に基づいて走行車線2に対する自車両1の進行方向を特定し、自車両1の現地点を原点O、特定された進行方向をX軸として、走行車線2の中央線2Cを表す3次関数F(X)を導出する。すなわち、最小二乗法等のカーブフィッティング手法を用いて、前方認識部11により認識された左右の区画線(あるいは縁石、ガードレール等)2L,2Rを近似する下式(i),(ii)の3次関数FL(X),FR(X)を導出する。
FL(X)=C3LX3+C2LX2+C1LX+C0L ・・・(i)
FR(X)=C3RX3+C2RX2+C1RX+C0R ・・・(ii)
The reference
F L (X) = C 3L X 3 + C 2L X 2 + C 1L X + C 0L ... (i)
F R (X) = C 3 R X 3 + C 2 R X 2 + C 1 R X + C 0 R ... (ii)
次いで、左右の区画線2L,2Rに対応する3次関数FL(X),FR(X)に基づいて走行車線2の中央線2Cに対応する下式(iii)の3次関数F(X)を導出し、導出された3次関数F(X)で表される中央線2Cに沿って基準経路3aを生成する。
F(X)=C3X3+C2X2+C1X+C0 ・・・(iii)
C3=(C3L+C3R)/2,C2=(C2L+C2R)/2,
C1=(C1L+C1R)/2,C0=(C0L+C0R)/2
Next, a cubic function F(X) of the following equation (iii) corresponding to the center line 2C of the
F(X) = C3X3 + C2X2 + C1X + C0 ... (iii)
C3 = ( C3L + C3R ) / 2, C2 = ( C2L + C2R ) / 2,
C1 = ( C1L + C1R ) / 2, C0 = ( C0L + C0R ) / 2
安全領域設定部13は、前方認識部11により認識された他車両4aの側端部から、走行車線2における自車両1の基準経路3aに向かう所定距離W以内の領域を、安全領域6aとして設定する。より具体的には、図4Aに示すように、前方認識部11による認識結果に基づいて他車両4aの側端部のY座標Yaを特定し、安全領域6aの側端部のY座標YR(YR=Ya+W)を特定することで、安全領域6a(Ya≦Y≦YR)を設定する。
The safety
目標経路生成部14は、自車両1からその所定距離L前方に設定される認識カット区間AR内(0≦X≦L)では、基準経路生成部12により生成された基準経路3aを修正することなく、そのまま自車両1の目標経路3bとして設定する。より具体的には、自車両1の基準経路3aと他車両4aとの間で安全領域6aが確保されない場合(YR≧F(X))でも、安全領域6aが確保されない地点が認識カット区間AR内(0≦X≦L)であれば、基準経路3aを修正せず目標経路3bに設定する。これにより、自車両1が走行する走行車線2に寄って走行する他車両4aが自車両1を追越した直後に認識された場合でも、目標経路3bの不要な急変を抑制することができる。
The target
認識カット区間ARの所定距離Lは、車速センサ8により検出された車速Vに基づいて、所定時間t0(例えば0.9秒程度)後に自車両1が到達する距離として設定される(L=Vt0)。認識カット区間ARの所定距離Lは、車速Vによらず一定の距離として設定されてもよい。認識カット区間ARの所定距離Lは、走行中の道路の制限速度等に応じて設定されてもよい。
The predetermined distance L of the recognition cut-off section AR is set as the distance that the
図4Bは、認識カット区間ARの変形例を示す図である。認識カット区間ARは、図4Aに示すように、自車両1の前方の左右方向にわたる平面視略矩形状の領域として設定されてもよく、図4Bに示すように、自車両1の前方の左右方向にわたる平面視略台形状の領域として設定されてもよい。この場合、例えば走行車線2から離間するほど所定距離Lが短くなるように設定される。
Figure 4B is a diagram showing a modified example of the recognition cut section AR. The recognition cut section AR may be set as a generally rectangular area in plan view extending in the left-right direction in front of the
目標経路生成部14は、認識カット区間ARよりも前方(X>L)では、図2に示すように、自車両1と他車両4aとの間に安全領域6aを確保するように基準経路3aを修正して目標経路3bを生成する。より具体的には、認識カット区間ARを越えた地点で自車両1の基準経路3aと他車両4aとの間で安全領域6aが確保されないと判定される場合(YR≧F(X),X>L)は、安全領域6aを確保するように基準経路3aを修正して目標経路3bを生成する。
The target
走行制御部15は、目標経路生成部14により生成された目標経路3bに基づいて、自車両1の運転者に対する運転支援を行うないし自車両1を自動運転するように走行用アクチュエータ7を制御する。これにより、目標経路3bの急変を抑制し、安定した目標経路3bに沿って自車両1を走行させることができる。
The driving
図5は、装置100による経路生成処理の流れを例示するフローチャートであり、装置100の演算部で実行されるプログラムの処理の流れを示す。図5の処理は、例えば自車両1が始動してECU10が起動されると開始され、所定周期で繰り返される。
Figure 5 is a flowchart illustrating the flow of route generation processing by the
先ずステップS1で、外部センサ9からの信号に基づいて自車両1が走行する走行車線2および隣接車線5a,5bを走行する他車両4a,4bが認識され、認識結果に基づいて基準経路3aが生成されるとともに安全領域6a,6bが設定される。次いでステップS2で、ステップS1で生成された基準経路3aと他車両4a,4bとの間にステップS2で設定された安全領域6a,6bが確保されるか否かが判定される。ステップS2で否定されると処理がステップS3に進み、肯定されると処理がステップS5に進む。
First, in step S1, the
ステップS3では、安全領域6a,6bが確保されない地点が認識カット区間AR内であるか否かが判定される。ステップS3で否定されると処理がステップS4に進み、肯定されると処理がステップS5に進む。ステップS4では、ステップS1で生成された基準経路3aが目標経路3bに設定される。ステップS5では、ステップS1で生成された基準経路3aと他車両4a,4bとの間にステップS2で設定された安全領域6a,6bを確保するように、ステップS1で生成された基準経路3aを修正して目標経路3bが生成される。
In step S3, it is determined whether the point where the
本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)装置100は、自車両1の前方領域の物体を検出する外部センサ9と、外部センサ9により検出された物体のうち、自車両1が走行する走行車線2に隣接する隣接車線5a,5bを走行する他車両4a,4bを認識する前方認識部11と、走行車線2における自車両1の基準経路3aを生成する基準経路生成部12と、前方認識部11により認識された他車両4a,4bの側端部から走行車線2に向けて安全領域6a,6bを設定する安全領域設定部13と、基準経路生成部12により生成された基準経路3aに基づいて自車両1の目標経路3bを生成する目標経路生成部14とを備える(図3)。
According to this embodiment, the following advantageous effects can be obtained.
(1) The
目標経路生成部14は、自車両1からその前方の認識カット区間AR内において基準経路3aを目標経路3bに設定し、認識カット区間ARよりも前方において自車両1と前方認識部11により認識された他車両4a,4bとの間に安全領域設定部13により設定された安全領域6a,6bを確保するように基準経路3aを修正して目標経路3bを生成する(図4A、図4B)。これにより、自車両1が走行する走行車線2に寄って走行する他車両4aが自車両1を追越した直後に認識された場合でも、目標経路3bの不要な急変を抑制することができる。
The target
(2)認識カット区間ARは、自車両1の前方の左右方向にわたる、平面視略矩形状または略台形状の所定領域に設定される(図4A、図4B)。自車両1の直前の領域に左右方向にわたって認識カット区間ARを設けることで、自車両1の直前で他車両4a,4bが認識された場合でも、目標経路3bの不要な急変を確実に抑制することができる。
(2) The recognition cut section AR is set in a predetermined area that is generally rectangular or trapezoidal in plan view and extends left and right in front of the vehicle 1 (FIGS. 4A and 4B). By providing the recognition cut section AR in the left and right direction in the area immediately in front of the
(3)装置100は、自車両1の運転者に対する運転支援を行うないし自車両1を自動運転するように走行用アクチュエータ7を制御する走行制御部15をさらに備える(図3)。走行制御部15は、目標経路生成部14により生成された目標経路3bに基づいて走行用アクチュエータ7を制御する。これにより、目標経路3bの急変を抑制し、安定した目標経路3bに沿って自車両1を走行させることができる。
(3) The
上記実施形態では、カメラ9aとミリ波レーダやライダ等の距離検出部9bとを含む外部センサ9を例示して説明したが、自車両の前方領域の物体を検出する検出部は、このようなものに限らない。例えば、カメラ9aにより撮像された車両前方の画像データに基づいて自車両1から前方領域の物体までの距離を検出してもよい。この場合、カメラ9aのみで外部センサ9を構成してもよい。
In the above embodiment, an external sensor 9 including a
上記実施形態では、基準経路生成部12が走行車線2の中央線2Cに沿った基準経路3aを生成する例を説明したが、走行車線における自車両の基準経路を生成する基準経路生成部は、このようなものに限らない。例えば、走行車線2に沿って中央線2Cよりも道路の外側に寄った基準経路3aを生成してもよい。
In the above embodiment, an example was described in which the reference
上記実施形態では、装置100が走行制御部15を備える例を説明したが、経路生成装置は、このようなものに限らない。例えば、目標経路生成部14により生成された目標経路3bを車両前方の道路に重畳して表示するようにヘッドアップディスプレイ等の表示部を制御する表示制御部を備えるものでもよい。
In the above embodiment, an example was described in which the
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の1つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。 The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and modifications, as long as the characteristics of the present invention are not impaired. It is also possible to arbitrarily combine one or more of the above-mentioned embodiment and modifications, and it is also possible to combine modifications together.
1 自車両、2 走行車線、3a 基準経路、3b 目標経路、4a,4b 他車両、5a,5b 隣接車線、6a,6b 安全領域、7 走行用アクチュエータ、8 車速センサ、9 外部センサ、9a カメラ、9b 距離検出部、10 電子制御ユニット(ECU)、11 前方認識部、12 基準経路生成部、13 安全領域設定部、14 目標経路生成部、15 走行制御部、100 経路生成装置(装置)、AR 認識カット区間 1 Vehicle, 2 Travel lane, 3a Reference route, 3b Target route, 4a, 4b Other vehicles, 5a, 5b Adjacent lanes, 6a, 6b Safety area, 7 Travel actuator, 8 Vehicle speed sensor, 9 External sensor, 9a Camera, 9b Distance detection unit, 10 Electronic control unit (ECU), 11 Forward recognition unit, 12 Reference route generation unit, 13 Safety area setting unit, 14 Target route generation unit, 15 Travel control unit, 100 Route generation device (device), AR recognition cut section
Claims (3)
前記検出部により検出された物体のうち、自車両が走行する走行車線、前記走行車線に隣接する隣接車線、および前記隣接車線を走行する他車両を認識する前方認識部と、
前記前方認識部により認識された前記走行車線に基づいて前記走行車線における自車両の基準経路を生成する基準経路生成部と、
前記前方認識部により認識された他車両の側端部から前記走行車線に向けて安全領域を設定する安全領域設定部と、
前記基準経路生成部により生成された基準経路に基づいて自車両の目標経路を生成する目標経路生成部と、を備え、
前記目標経路生成部は、自車両からその前方の所定区間内において前記基準経路を前記目標経路に設定し、前記所定区間よりも前方において自車両と前記前方認識部により認識された他車両との間に前記安全領域設定部により設定された安全領域を確保するように前記基準経路を修正して前記目標経路を生成することを特徴とする経路生成装置。 A detection unit that detects an object in a forward area of the host vehicle;
a forward recognition unit that recognizes, among the objects detected by the detection unit, a lane in which the host vehicle is traveling , an adjacent lane adjacent to the traveling lane , and another vehicle traveling in the adjacent lane ;
a reference path generating unit that generates a reference path of the host vehicle in the driving lane based on the driving lane recognized by the forward recognition unit ;
a safety area setting unit that sets a safety area from a side end of the other vehicle recognized by the forward recognition unit toward the driving lane;
a target route generating unit that generates a target route of the host vehicle based on the reference route generated by the reference route generating unit,
The target route generation unit sets the reference route as the target route within a specified section ahead of the host vehicle, and generates the target route by modifying the reference route so as to secure the safety area set by the safety area setting unit between the host vehicle and another vehicle recognized by the forward recognition unit ahead of the specified section.
前記所定区間は、自車両の前方の左右方向にわたる、平面視略矩形状または略台形状の所定領域に設定されることを特徴とする経路生成装置。 The route generating device according to claim 1 ,
A route generation device characterized in that the specified section is set to a specified area that is approximately rectangular or trapezoidal in a plan view and extends in the left-right direction in front of the vehicle.
自車両の運転者に対する運転支援を行うないし自車両を自動運転するように走行用アクチュエータを制御する走行制御部をさらに備え、
前記走行制御部は、前記目標経路生成部により生成された目標経路に基づいて前記走行用アクチュエータを制御することを特徴とする経路生成装置。 3. The route generating device according to claim 1,
A driving control unit that provides driving assistance to a driver of the vehicle or controls a driving actuator to automatically drive the vehicle,
The route generation device, wherein the travel control unit controls the travel actuators based on the target route generated by the target route generation unit.
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